Language
Country/Area
No result found
机械能的秘密：引擎如何将各种能量转换为动力？
引擎或马达是一种能将一种或多种形式的能量转化为机械能的机器。现有的能量来源包括重力能（例如水力发电中利用地球的重力场）、热能（例如地热）、化学能、电能和核能（来自核裂变或核融合）。这些过程中的许多都会产生热能，这使得热机的地位相对重要。一些自然过程，例如大气对流，能将环境热转化为运动（例如，升起的气流）。机械能在运输过程中尤为重要，但在许多工业过程中，如切割、磨损、破碎和混合，机械能也扮演着重要角色。
机械热引擎通过各种热力学过程将热转化为工作。内燃机或许是最常见的机械热引擎范例。
内燃机的工作原理是燃料的燃烧产生的热能，迅速加压燃烧产物的气体，促使其膨胀并推动活塞，从而驱动曲轴。而与内燃机不同，反应引擎（如喷气引擎）则是借着排放反应质量来产生推力，这符合牛顿的第三运动定律。除了热引擎，电动马达则是将电能转换为机械运动，气动马达则使用压缩空气，此外，上发条玩具的发条马达则使用弹性能。生物系统中的分子马达，如肌肉中的肌球蛋白，则利用化学能来创造力量并最终产生运动（这是一种化学引擎，但非热引擎）。
在化学热引擎中，若以空气（环境大气气体）作为燃料反应的一部分，则这种引擎被视为吸气引擎。设计用于地球大气层外运作的化学热引擎（如火箭，深潜潜艇）则需要携带额外的燃料组件称为氧化剂（虽然存在适合用于火箭的超氧化剂，例如氟，这是一种比氧更强的氧化剂）；或者其应用需要通过非化学手段来获取得热，如核反应来获取热量。
所有化学燃料热引擎都会排放废气。最干净的引擎只会排放水。严格的零排放通常意味着除了水和水蒸气之外不产生任何排放物。
仅有以纯氢（燃料）与纯氧（氧化剂）燃烧的热引擎才能达到严格定义上的零排放（实际上，这是一种火箭引擎）。若氢与空气（所有吸气引擎）一起燃烧，则大气中的氧气与氮气会发生侧反应，产生少量的氮氧化物（NOx）。若燃烧碳氢化合物（如酒精或汽油），则会排放二氧化碳，这是一种温室气体。氢和氧气可以通过燃料电池反应成水，而不会产生NOx的副产品，但这是一种电化学引擎，而非热引擎。
技术与历史
“引擎”这个词来自古法语“engin”，源自拉丁文“ingenium”，这是“聪明”的词根。工业革命期间，许多机械装置被称为引擎，例如蒸汽引擎。然而，最初的蒸汽引擎如托马斯·萨利维（Thomas Savery）所发明的并不是机械引擎，而是泵。这样看来，最早的消防车只是一个水泵，这个引擎是由马匹运送到火灾现场的。在现代用法中，引擎通常指呼燃或以其他方式消耗燃料来通过施加扭矩或线性力（通常以推力的形式）来做功的装置。
以热能转化为运动的装置通常简称为引擎。典型的燃料驱动引擎包括熟悉的汽车汽油和柴油引擎，以及涡轴引擎。而产生推力的引擎包括涡扇引擎和火箭。内燃机发明时，“马达”这一术语最初用来区分当时广泛使用的蒸汽引擎，因为后者用于火车和其他如蒸汽压路机的交通工具。 “马达”这个词源于拉丁文“moto”，意思是“使运动”或“保持运动”。因此，马达是一个赋予运动的装置。马达与引擎在标准英语中是可以互换使用的。
没有化学变化的马达可被视为依赖电力、空气或液压压力驱动的设备，并未改变能量来源的化学成分。
简言之，引擎创造力量来对流体的流动或压力变化进行转换，而马达则是从外部获取能量并将其转化为机械能。相较之下，引擎则是直接从燃烧化学反应中产生力量。
整体来看，随着不断的技术进步，引擎的运作与运用开始有了深远的变化，从古代的简单设备到现代的高科技引擎系统。这样的变化让我们不禁思考，未来的引擎技术将如何进一步演进，会不会对我们的生活带来更深远的影响？
